Innflytelsen av smiing av bilstyrespindelmetode på prosesseringsteknologi

Styrespindelen er en av hoveddelene på bilens styreaksel, som kan gjøre bilen stabil og overføre kjøreretningen følsomt. En funksjon er å effektivt overføre vinkelverdien til rattrotasjonen til bilens forhjul, kontrollere bilens bevegelsesretning i tide og dermed sikre bilens sikkerhet. Den andre funksjonen er å bære lasten fra bilens front, støtte og drive forhjulet til å rotere rundt kingpin, og bære variable støtbelastninger når bilen kjører. Derfor krever styrespindelen ikke bare pålitelig styrke, men må også sikre høy bearbeidingsnøyaktighet. Dens geometriske form er relativt kompleks, og det er mange geometriske former som må bearbeides. Posisjonsnøyaktigheten mellom hver geometrisk overflate må være høy. Nivået på bearbeidingsnøyaktigheten vil påvirke bilens styrenøyaktighet under drift. Denne artikkelen analyserer smiingene produsert av to forskjellige smiprosesser, utforsker påvirkningen av deleformen, toleransefordelingen og smifeilen til styrespindelen på prosesseringsteknologien, og presenterer referanser for fixturdesign og valg av posisjoneringsflater i prosesseringsprosessen.

Strukturelle egenskaper ved styrespindelen

Styrespindelens form er relativt kompleks, og den konsentrerer de strukturelle egenskapene til fire typer deler som aksel, hull, skivering og gaffelramme. Den består hovedsakelig av tre deler: støtteaksel, flens og gaffelramme. Støtteakselens strukturform er en trappet aksel, og dens strukturelle egenskaper er et roterende legeme bestående av en koaksial ytre sylindrisk overflate, en konisk overflate, en gjenget overflate og en akselskulder, en overgangsfilet og en endeflate vinkelrett på aksen; flensdelen inkluderer flensflate, et gjennomgående hull for forbindelsesbolt og et gjenget hull for styrebegrensning; gaffelrammen er en gaffelrammestruktur bestående av øvre og nedre øre og flensflate på styrespindelen.
Fra et smieteknologisk perspektiv er styringssmiingens egenskaper: støtteakselen er slank, flensen er stor og har noen ganger en spesialformet overflate, gaffelrammen er avbøyet med en vinkel α fra støtteakselens midtlinje og har en kompleks form. I henhold til "GB12362-2003 Toleranser og maskineringstillatelser for stålformede smiinger" er smiingen en typisk kompleks gaffelformet del.

Styrespindelbehandlingsprosess

Hovedprosessforløpet for bearbeiding av styrespindelen er: fresing av endeflaten på akseltappen, boring av senterhull i begge ender → grovdreiing av endeflaten på flensen og akseltappen på støtteakselen → halvfinish og finsliping av støtteakseltappen, avrunding, finsliping av flensen, dreiing av bakre gjenger → boring og gjenging av flensoverflategjengene → grov- og finfresing av de indre og ytre endeflatene på de øvre og nedre endeflatene → grovboring og finboring av kingpin-hullet → overflateslukking (etter behov) → finsliping av store og små lagertapp og avrundinger → graveringsmerker → inspeksjon og lagring.

Virkningen av smiingsmetoder på prosesseringsteknologi

1. Smiingsmetoder

Det finnes to smiingsprosesser for produksjon av styrespindelsmykker: horisontal avskjæring (plan avskjæring) og vertikal avskjæring (vertikal avskjæring). Horisontal avskjæring er en smimetode der smiingens midtplan er deleflate. Fordi tverrsnittet av støtteakseldelen er ganske forskjellig fra tverrsnittet av flens- og gaffelrammedelen, er smiprosessen svært komplisert for å fordele emnet på en rimelig måte. Likevel vil det fortsatt være et stort glimmer ved forbindelsen mellom støtteakselen og flensen, og det vil gradvis avta langs aksialretningen til det når normal bredde ved enden. Materialutnyttelsesgraden for denne smimetoden er lav. Den vertikale avskjæringsmetoden er basert på flensens midtplan og tar hensyn til gaffelhulrommene på begge sider. Denne smimetoden kan bruke lukket smiingsteknologi under forsmiing, ekstrudere akselen positivt og ekstrudere gaflene på begge sider reversert, og deretter endelig smi for å forme og fjerne overflødig metall.
På grunn av ulike smiingsmetoder vil utformingen av skilleflaten, tildeling av maskineringstillegg, smifeil og tykkelsestoleranse under smiing ha ulik effekt på bearbeidingen av styrespindelen. Spesielt i prosessen med å bore senterhullet på endeflaten av fresetappen, dreie og slipe støttetappen (se bearbeiding av del A og B i figur 1) og endeflaten på flensen, bearbeide gjengehullene på flensen som forbinder styrespindelens arm og bremsen, og bearbeide gaffelendeflaten og gaffelbolthullet på gaffelrammen (se bearbeiding av del C og D i figur 1), er effekten spesielt tydelig. Derfor må det tas tilsvarende mottiltak i henhold til de ulike produksjonsmetodene for smiingene når man designer bearbeidingsteknologien og velger festeflaten, i henhold til de ulike produksjonsmetodene for smiingene.
Skjematisk diagram av deler til behandling av styrespindel
Figur 1 Skjematisk diagram av bearbeidingsdeler for styrespindel

2. Smiingstoleranse og maskineringstillegg
Når den horisontale skilledysen brukes til å smi styrespindelen, velges skilleflaten vanligvis på den største seksjonen. Som vist i figur 2, er AA skilleflaten på smiingen, og smiretningen er vinkelrett på planet der skilleflaten er plassert, det vil si langs retningen vist av BB. På denne måten smies smiingen av de øvre og nedre dysene. Maskineringstillegget for smiingsdelene er jevnt fordelt på støtteakselen, endeflaten på flensen og de øvre og nedre gaffelendeflatene. Smiingens trekkvinkel er langs smiretningen, det vil si retningen til BB, som vanligvis er 5°~7°. Under smiprosessen, på grunn av svingninger i faktorer som smitemperatur og smikraft, kan ikke de øvre og nedre dysene presses helt mot hverandre, slik at tykkelsesdimensjonssvingningene langs smiretningen vil dannes på smiingen, vanligvis med en toleranse på ±1 mm; og feilen forårsaket av feiljustering av øvre og nedre dyser er vanligvis ± 1,5 mm.
Deleflaten til den vertikale delingssmien er valgt til å være vinkelrett på støtteaksen og gå gjennom midten av flensen, men formen på smiingen bestemmer at dens delingsflate er en buet overflate. Som det fremgår av figur 2, er den buede overflaten vist i CC dens delingsflate, og smiretningen er vinkelrett på delingsflaten, det vil si langs retningen vist i DD. Smiingene som produseres på denne måten er forskjellige fra de som produseres ved horisontal smiing når det gjelder fordeling av maskineringstillegg. På grunn av behovet for trekking av den øvre matriseformen, dannes det ingen motsatt trekk, så et tillegg må legges til på innsiden av de øvre og nedre gaflene for å danne et positivt trekk. Hoveddelene er vist i figur 2 som E og F. I tillegg til det normale tillegget av tillegg for støtteakselen, for å lette avformingen av støtteakselen, legges det til en ekstra trekkvinkel på 1° til 1,5° langs aksialretningen. Forutsatt at støtteakselen er 200 mm lang, vil tillegget av trekkvinkelen øke fra 0 til 0,35 ~ 0,5 mm, og tilleggsgodkjenningen d = 200tan (1 ° ~ 1,5 °), på grunn av tillegget av trekkvinkelen. Tykkelsestoleransen for smiingen er vanligvis ± 1,5 mm, som genereres langs DD-retningen, og feilen er vanligvis ± 1,5 mm, som genereres vinkelrett på DD-retningen.
Skjematisk diagram av horisontale og vertikale delte smiedører Figur 2 Skjematisk diagram av horisontale og vertikale delte smiedører

3. Faktorer som påvirker prosesseringen
De ulike påvirkningene av faktorer som toleranse og toleranse i de to ovennevnte metodene for å produsere smiing må tas i betraktning når man designer prosesseringsteknologien, ellers vil det påvirke prosesseringskvaliteten til styrespindelen. Prosesseringspåvirkningene man må fokusere på er:

(1) Bearbeiding av styrespindelstøtteakselen Hovedbearbeidingsprosedyrene for styrespindelstøtteakselen er fresing av akselendeflaten, boring av senterhullet og dreiing og sliping av akseltappene til forskjellige deler (se del A og B i figur 1). Disse to prosessene er sammenhengende, spesielt boring av senterhullet. Senterhullet er ikke bare posisjoneringsreferansen for den påfølgende bearbeidingen av støttetappen, men også målereferansen for forskjellige størrelses- og posisjonstoleranser på støtteakselen. Hvis forbindelseslinjen for de to senterhullene ikke kan sammenfalle med aksen til støtteakselens smiing under bearbeidingen, vil det føre til ujevn fordeling av smiemuren og utseendet på maskineringstappens oksidskall (dvs. gjenværende smioverflate). Ved å sammenligne akseltappene til smiingene produsert med de to metodene, kan man se at for styrespindelen produsert ved vertikal delt dyse, siden den endelige smiingen av støtteakseldelen dannes i det sylindriske hulrommet, er rundheten til denne delen god og marginen er jevn, slik at det er lettere å velge posisjoneringsposisjon når man bearbeider senterhullet. På grunn av faktorer som feiljustering, tykkelsestoleranse og beskjæringsrester vil imidlertid den horisontale smiingen danne en uregelmessig sirkel. Fordelingen av tillegget på forskjellige steder i akseltappen vil svinge betydelig under påvirkning av flere faktorer. Basert på denne formvariasjonen til smiakseltappen, bør det vurderes å designe den med en V-formet festeanordning i en 45° vinkel i forhold til skilleflaten når man velger plasseringen av senterhullet for maskinering. Dette kan unngå påvirkning av avskallingsrester og feiljustering, og få senterhullets forbindelseslinje til å nærme seg den teoretiske senterlinjen til smiakseltappen, slik at den påfølgende maskineringstillegget fordeles jevnt.

(2) Aksiale dimensjoner på støtteakselen Den aksiale dimensjonskjeden til styrespindelen vist i figur 1 er relatert til hverandre. Veggtykkelsesdimensjonen til styrespindelens kingpinhull på 11 mm er spesielt viktig. Det er relatert til styrken til kingpinhullets veggtykkelse, så det må garanteres. Fra analysen av forholdet mellom den aksiale dimensjonskjeden, bør fluktuasjonen i veggtykkelse vurderes fra forskjellige smimetoder når senterhullet bores i det første prosesstrinnet med fresing av endeflaten. Hvis det er en horisontal smiing, genereres den aksiale dimensjonen til smien i de øvre og nedre dysene, og fluktuasjonen påvirkes hovedsakelig av smifeilen. Hvis det er en smiing produsert ved vertikal smiing, genereres den aksiale dimensjonen til smien i de øvre og nedre dysene, og fluktuasjonen i den aksiale dimensjonen påvirkes hovedsakelig av smiens tykkelsestoleranse. Derfor anbefales det i denne tilstanden å velge den øvre dysen produsert i samme dyse som veggtykkelsen på kingpin-hullet når du velger den innledende aksiale posisjoneringsdimensjonen, det vil si å velge flensflaten nær gaffelen.

(3) Flensbearbeiding Flensdelen av den vertikale smiingen er formet i et komplett hulrom, slik at svingningene i formfeilen er små. Ved bearbeiding av forbindelseshullene rundt flensen, så lenge plasseringen av senterhullet på støtteakselen er nøyaktig, vil veggtykkelsen rundt forbindelseshullet være svært jevn. For smiinger produsert ved horisontal smiing, formes flensdelen i de øvre og nedre formene. På grunn av påvirkningen av smifeil og tykkelsestoleranse, og basert på senterhullsentreringsproblemet analysert ovenfor, er det ved bearbeiding av forbindelseshullene rundt flensen en risiko for ujevn veggtykkelse rundt hullet eller til og med for liten. Det må tas hensyn. Om nødvendig kan det være nødvendig å legge til passende toleranse rundt individuelle hull for å unngå denne risikoen. I tillegg påvirkes flenstykkelsen på smiinger produsert ved vertikal smiing av tykkelsestoleransen til smiingen. Maskineringstoleransen for flensendeflaten på smiinger fra forskjellige partier vil variere. Dette må også tas hensyn til under maskinering.

(4) Bearbeiding av styrespindelgaffel Fordi det er en vinkel α mellom støtteakseldelen av styrespindelen og gaffeldelen, må toleransen økes når styrespindelen brukes vertikalt for å produsere den, for å unngå revers trekk og gjøre det mulig å fjerne den øvre dysedelen av smiingen fra hulrommet. I E- og F-posisjonene vist i figur 2, spesielt F-posisjonen, er toleransen stor. Forutsatt α = 7°, gaffeldybden er 70 mm, og den normale trekkvinkelen er 3°, er økningen i gaffelrottoleransen: δ = 70tan 7° + 70tan 3° = 12,2 mm. På denne måten må den store toleransen for skjæring av denne delen tas i betraktning under gaffelbearbeidingen, spesielt grovbearbeidingen. Selv om toleransen for horisontale smiinger i disse delene kan ordnes i henhold til den konvensjonelle metoden, er mengden skjæring liten, men fordi det er en trekktolerans i midten av de to gaflene, for å sikre nøyaktigheten av senterhullet, er denne delen vanligvis planfrest. I tillegg brukes vanligvis journalen til posisjonering når gaffelen bearbeides. For vertikale smiinger vil gaffelens maskineringstillegg endres på grunn av feilpåvirkning, og i alvorlige tilfeller vil maskineringstillegget være utilstrekkelig og det vil dannes oksidskall.

Konklusjon
Både horisontale og vertikale smiinger er for tiden mye brukt i produksjonen av styrespindelsmykker til biler. For styrespindeler produsert på forskjellige måter, på grunn av forskjeller i formingsmetoder, fordeling av maskineringstillegg og smiingens skillestruktur, bør målrettede analyser utføres under mekanisk bearbeiding, og tiltak bør iverksettes i henhold til forskjellige situasjoner, slik at forskjellige posisjonerings- og skjæremetoder kan brukes i prosessen med senterhullbearbeiding av støtteakselen, flensbearbeiding og gaffelbearbeiding, for å oppnå god bearbeidingsteknologi.